苏联二战时的火箭筒(二战期间美国援助苏联300万吨高辛烷值航空汽油的重要作用)
只要是日常开车的人,一定知道加油时要先看油品标号。大货车多是柴油车,日常加油一般是加0号、10号或者20号柴油,标号数字越大价格越高。其实柴油的标号设定比较简单,主要就是一个在多低的温度容易凝结的问题。比如0号柴油就是容易在零度附近结冰或者凝结。因此0号柴油只能在一般地方的春夏秋季使用,一般不能在冬季、高原或者高寒地带加0号柴油。10号或者20号柴油则是主要在冬季和高原、高寒地带的日常用的柴油。如果在三北或者高原的冬季,使用的柴油标号还要更高,因为这些地方冬季出现零下四五十度的低温都是正常的。但是人们日常接触更多的是家用汽油车,以燃烧汽油为主;或者汽油和电池混动。汽油也有不同的标号,但是汽油标号和柴油的标号代表的意义完全不同。
汽油本身并不容易冻结,因此汽油的标号和使用温度基本无关。当今全球的汽油标号各国大同小异。一般都是从88号汽油、90号汽油、92号汽油、一直到98号、99号等汽油。当然各国日常使用的汽油标号也会调整,比如过去低档车一般加90号汽油,高档车加97号或者更高标号的汽油。而当今大多数普通车加92号或者93号汽油;稍微高档点的车多加95号或以上的汽油。那么这个全球大同小异的汽油标号,到底代表什么意思?为何标号越高汽油价格也越高呢?实际上汽油标号代表的是某种汽油的辛烷值。一般认为95号或者更高标号的汽油为高辛烷值汽油;95号以下的则是一般辛烷值汽油。不论汽油还是柴油,或者其他工业油品,绝大部分都是从原油或者叫石油这种化石级天然液体中提炼后的产品。
石油的主要有效成分,说到底都是烃类;也就是碳氢元素为主组成的可燃和易燃气体或者液体。最简单的烃就是甲烷,也叫天然气。但是汽油和柴油的主要成分是分子量更大的烷类和炔类,导致汽油和柴油的燃烧热值都普遍高于分子量更小的甲烷。而烷类和炔类气体都有一个基本的化学特征,也就是除了易燃,更易爆。之所以出现易爆现象,主要在于汽油中含有某些特别容易爆燃的烷类。因此所谓汽油的辛烷值,就是衡量某标号的汽油,在气缸内抗爆震燃烧能力的一种数字指标,其表面值越高,表示抗爆性更好。汽车的气缸是汽车发动机同时吸收雾化的汽油和外界的氧气,然后在内部燃烧膨胀,推动活塞产生往复运动,最终转换成轮胎的旋转运动,推动汽车行驶的主要装置。气缸内部吸收汽油后需要汽油和氧气的混合物,以尽量平稳的速率燃烧。
这种燃烧速率最好保持在每秒10米到20米之间。但是被吸收进入气缸以后的雾化汽油,并不是所有的成分都进行速率不算太高的正常燃烧。其中一小部分汽油的成分,其实进行的是爆燃,也叫爆震燃烧,其实就是小规模的爆炸!要知道黑火药是最原始的人造爆炸物,黑火药的最高爆速不会超过500米每秒。但是汽油中的个别成分的爆燃速度会高达黑火药的3到4倍,也就是每秒1500米到2000米的高速。这种爆燃能量的输出是猛烈的。虽然汽油中只有少量的爆燃成分,但是对气缸内的正常燃烧和发动机的整体平稳运行都没有好处。如果汽车气缸吸收的汽油,爆燃成分过大,就会导致气缸温度急剧升高,整个发动机不是稳定的工作对外输出动力,而是像大炮一样不断的通过排气管对外“开炮”,最终导致机器强烈震动,机械部件受损。
这样的汽油发动机就非常容易中途熄火。于是早期的化学分析表明,汽油发动机之所以容易出现爆震现象,和汽油中含有正庚烷这种容易产生爆震的物质有直接的关系。于是专业上把标准异辛烷值规定为100,正庚烷的辛烷值规定为零。这两种标准燃料以不同的体积比混合起来,可得到各种不同抗震性等级的混合液。某种汽油的辛烷值大,抗爆震性更好,质量也更好。比如95号汽油,就是含有95%的异辛烷,5%的正庚烷。在原油裂化提炼成常用汽油的过程中,很难完全避免正庚烷的存在,只能通过工艺尽量地减少其含量。这样标号越高的汽油生产加工的过程,自然需要投入的加工成本就越高,因此价格也越贵。瀚海狼山、匈奴狼山认为,低标号汽油容易产生爆震,除了会导致发动机运行不畅,降低机械寿命外,
另外一个更大的问题就是容易让发动机中途熄火。如果是在陆地行驶的汽车出现因为油品质量不高而导致的熄火现象,大不了重新打火启动。但是一战和二战期间飞在空中的飞机,如果出现中途发动机熄火则麻烦更大。毕竟从飞机被发明以来一直到今天,发动机空中熄火停车都是导致飞机坠毁事故的一大根源。而一战和二战期间作战飞机和今天的作战飞机的一个很大不同,就是当今的喷气飞机主要消耗航空煤油;而老式的活塞螺旋桨发动机主要消耗的是航空汽油。在二战时代,当时的汽车普遍燃烧的是85号以下的汽油,远远不是今天普遍使用的90号以上的汽油。但是当时的航空活塞发动机,为了确保空中飞行动力充沛而且不容易因为爆震现象导致突然性的空中熄火,就已经普遍需要相当于今天95号汽油的高辛烷值汽油来用,
当时就叫做高辛烷值航空汽油。在二战期间,也不是每个军事大国都能生产出足够数量的、达到标准的95号高辛烷值航空专用汽油。主要原因在于,当时全球已经开发的大油田仍然很少。直到二战结束,像今天的中东大油田、秋明油田,北海布伦特油田这些全球高品质高产量的大油田还都没有发现和开始开采。只有美国当时已经开采的德克萨斯油田原油品质好,适合直接提炼高辛烷值汽油。而当时苏联虽然已经开发巴库油田,但是油品品质天然不如德克萨斯油田。第二个原因,则是各国燃料工业的技术和生产实力不同。二战期间的德国虽然没有大油田,但是却可以以煤炭变油的技术生产合格的航空汽油。而苏联和四岛等方面都达不到类似的水平。于是四岛方面在1941年年底,在高品质汽油供应被美国切断后,立即去偷袭珍珠港。
而苏联方面则得到了美国大量高品质航空专用汽油的增援,对最终战胜德国起到了不小的作用。美国直接援助了120万吨高品质航空汽油给苏联,另外还出售了80万吨的纯烷烃。等于是高浓度“原浆”。苏联方面再用自产的70号普通汽油,和这80万吨的纯烷烃混合,最终勾兑出了超过180万吨的95号高品质汽油。这300万吨航空汽油,起到了非常正面的作用。
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